پژوهشگران به بررسی نوعی نانوگره‌های مغناطیسی موسوم به اسکارمیون پرداختند تا بتوانند ساز و کار پایداری آن‌ها را بهتر درک کنند. این نانوگره‌ها در ادوات ذخیره‌سازی اطلاعات قابل استفاده است.
چگونه گره‌های مغناطیسی را باز کنیم!
اسکارمیون (Skyrmions) نوعی چرخش‌های مغناطیسی کوچکی هستند که در ترکیبات خاصی از مواد ظاهر می‌شوند. اسکارمیونها را می‌توان گزینه‌های امیدوارکننده برای ذخیره‌سازی اطلاعات در آینده به شمار آورد.
یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه RWTH آخن، دانشگاه کیل و دانشگاه ایسلند نشان دادند که این نانوگره‌های مغناطیسی با روشی مشخص، گره خود را باز می‌کنند. این‌کار با استفاده از یک میدان مغناطیسی قابل انجام بوده و از آن می‌توان برای پردازش اطلاعات در آینده استفاده کرد. نتایج این تحقیق در Nature Physics منتشر شده است.
نانوگره‌های مغناطیسی اطلاعات را با وجود یا عدم وجود آن‌ها رمزگذاری می‌کنند. مزایای اصلی نانوگره‌ها این است که بسیار پایدار بوده و اندازه آن‌ها فقط چند نانومتر است. این نانوگره‌ها در دمای اتاق وجود دارند و می‌توانند توسط جریان‌های بسیار کوچک منتقل شوند.
یکی از مزیت‌های نانوگره‌ها، مصرف انرژی کم آن‌ها در حین نگارش و خوانش اطلاعات است. پژوهشگران نشان دادند که پردازش و ذخیره‌سازی اطلاعات آن‌ها می‌تواند در یک ساختار واحد ترکیب شود. این باعث می‌شود کامپیوترها ابعاد کوچکتری پیدا کرده و مهمتر از همه این که انرژی کمتری نیاز داشته باشند. براساس این ویژگی‌های بسیار امیدوار کننده، محققان در سراسر جهان در تلاش‌اند تا ویژگی‌های اسکارمیون را بهینه کنند.
در حالی که اسکارمیونها معمولاً بسیار پایدار هستند اما هنوز در دمای اتاق خیلی زود دچار زوال می‌شوند. درک دقیق مکانیسم‌های احتمالی زوال این نانوگره‌ها می‌تواند بینشی در مورد چگونگی بهبود قابل توجه آن‌ها فراهم کند.
پایداری استثنایی اسکارمیونها نتیجه پیکربندی گره مانند این ساختارها است. یک قطعه طناب که گره خورده، برای باز شدن نیاز به انرژی دارد، اما گره نانو مغناطیسی ساده‌تر باز می‌شوند. این نانوگره‌ها پس از معکوس کردن میدان مغناطیسی، نانوگره بدون تلاش بیشتر باز می‌شود.
محققان این پروژه به بررسی ساز و کار زوال نانوگره‌ها پرداختند. آن‌ها با ارائه ساز و کار این پدیده نشان دادند که چگونه می‌توان باز کردن نانوگره‌ها را تسهیل کرد.
درک جدیدی از چگونگی گره‌گشایی اسکارمیون براساس مقایسه دقیق آزمایش‌های انجام شده در آخن با کارهای نظری محققان دانشگاه کیل انجام شده است. پروفسور استفان هینزه توضیح می‌دهد: «به لطف استفاده از عوامل خاص مواد که از محاسبات مکانیکی کوانتوم بدست آمده است، شبیه‌سازی‌ها مطابقت بسیار خوبی با آزمایش‌ها نشان می‌دهد.
محققان بر این باورند که بینش جدیدی که در مورد مرزهای پایداری نانوگره‌های مغناطیسی به‌دست آمده به پایداری آن‌ها در عمل کمک خواهد کرد. پایداری بهتر اسکارمیون باعث می‌شود که کاربرد آن‌ها در پردازش اطلاعات کارآمدتر باشد. به‌گفته محققان، این دستاورد آن‌ها ممکن است به استفاده از گره‌های نانو در ذخیره‌سازی اطلاعات تجاری در آینده نزدیک کمک کند.